(57)【要約】【課題】  複数の波長の光に対して共通の光学ヘッド装置を構成する位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子５とを有する光学ヘッド装置において、これら対物レンズと液晶型位相補正素子との軸合わせを、正確に行うことができるようにする。【解決手段】  液晶型位相補正素子５に、この液晶型位相補正素子５の軸心と位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズ４の軸心が一致したときに、対物レンズ４の輪帯状回折面の所定の輪帯と所定の位置関係になる、位置決めマーク８を設けておくものであるが、このマーク８を液晶型位相補正素子５の電極パターンの形成と同時に形成しておくことによって、特段の工程、加工を行うことなく、かつ両者の軸合わせを高い精度をもって行うことができるようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置であって、
該液晶型位相補正素子の軸心と上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯の軸心とが一致した状態で、上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯を基準として位置決めがなされる位置決めマークが上記液晶型位相補正素子に形成されて成ることを特徴とする光学ヘッド装置。
【請求項２】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の電極の構成材と同一構成材によって形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド装置。
【請求項３】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする請求項１に記載の光学ヘッド装置。
【請求項４】
位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置を具備する光ピックアップ装置であって、
上記光学ヘッド装置が、上記液晶型位相補正素子の軸心と上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯の軸心とを一致した状態で、上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯を基準として位置決めがなされる位置決めマークが上記液晶型位相補正素子に形成されて成ることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項５】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の電極の構成材と同一構成材によって形成されて成ることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする請求項４に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置の製造方法であって、
上記液晶型位相補正素子の電極パターンの形成工程において、該電極パターンの形成と同時に、上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯を基準として該対物レンズの軸心と上記液晶型位相補正素子の軸心とを一致させる位置決めマークを上記液晶型位相補正素子に形成することを特徴とする光学ヘッド装置の製造方法。
【請求項８】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする請求項７に記載の光学ヘッド装置の製造方法。
【請求項９】
位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置の組立て方法であって、
上記液晶型位相補正素子に、該液晶型位相補正素子の軸心と同一軸心上に配置された位置決めマークを設け、
該位置決めマークにより、上記対物レンズの輪帯状回折面の所定の輪帯を基準として上記対物レンズの軸心と上記液晶型位相補正素子の軸心とを一致させる軸合わせを行って、共通の保持体に対して保持させることを特徴とする光学ヘッド装置の組立て方法。
【請求項１０】
上記保持体に対する上記対物レンズおよび上記液晶型位相補正素子の保持に当たり、上記保持体に、上記対物レンズおよび上記液晶型位相補正素子のいずれか一方を保持し、その後、該対物レンズおよび液晶型位相補正素子に対し、他方の上記液晶型位相補正素子および対物レンズを、上記液晶型位相補正素子に設けた位置決めマークによって、上記軸心の軸合わせを行って、該他方の上記液晶型位相補正素子および対物レンズを上記保持体に保持させることを特徴とする請求項９に記載の光学ヘッド装置の組立て方法。
【請求項１１】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の電極の構成材と同一構成材によって形成されて成ることを特徴とする請求項９に記載の光学ヘッド装置の組立て方法。
【請求項１２】
上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする請求項９に記載の光学ヘッド装置の組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ヘッド装置、光ピックアップ装置、光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法、特に、位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とをそれぞれ具備する光学ヘッド装置、この工学ヘッド装置を具備する光ピックアップ装置、光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、普及している光情報記録媒体としては、光ディスク、光磁気ディスク、光カード等が挙げられる。
これら光情報媒体に対する信号情報の書き込みや読み出しは、レーザー光源からの光を対物レンズによって光情報媒体に対して集光照射する光学ヘッド装置によって行われる。
この記録または／および再生がなされる光学ヘッド装置としては、種々の構成によるものが提案されている。
【０００３】
光情報媒体における信号記録密度は、基本的には、光学ヘッド装置におけるレーザー光源の波長と対物レンズの開口数によって決まる。すなわち、用いられるレーザー光の波長が短く、対物レンズは開口数（Ｎ．Ａ．）が大であることが、光情報媒体にレーザー光スポット径を小さくできることによって信号記録密度を向上させることができる。
具体的には、ＣＤ（Compact Disc）に対する光学ヘッド装置においては、Ｎ．Ａ．が０．４５の対物レンズ、波長が７８０ｎｍのレーザー光が用いられる。そして、ＣＤにおいては、そのレーザー光入射側の光透過層の厚さが１．２ｍｍとされている。
【０００４】
そして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に対する光学ヘッド装置においては、Ｎ．Ａ．が０．６の対物レンズ、波長が６５０ｎｍのレーザー光が用いられる。そして、ＤＶＤにおいては、レーザー光の入射側の光透過層の厚さが０．６ｍｍの光ディスクが使用される。
また、次世代光ディスク規格であるBlu-Ray Discにおいては、Ｎ．Ａ．が０．８５、波長が４１０ｎｍ、光入射側の光透過層の厚さが０．１ｍｍの光ディスクが使用される。
【０００５】
一方、昨今、ＣＤ、ＤＶＤ、Blu-Ray Discに対する記録または／および再生を、共通のドライブ装置において行うことができるようにした装置が普及される方向にあり、この装置においては、装置の取り扱い、小型化等の要求から、これらＣＤ、ＤＶＤ、Blu-Ray Discに対して共通に一つの光学ヘッド装置によって、上述した記録または／および再生を行う構成とすることが望まれる。このためには、それぞれの波長に対応した半導体レーザー、およびそれぞれの開口数Ｎ．Ａ．に対応した対物レンズを使用することが必要となる。しかし、この方法では３系統の光学系を搭載するため、部品点数の増大化による組み立て工数の増大によるコスト高、光学ヘッド装置の大型化を来たす。
【０００６】
このような問題を解決するため、波長の異なるレーザー光を波長選択性を有する合成分離ミラーで合成分離し、同一の対物レンズを使用してコンパクトな光学ヘッド装置を構成することが提案されている。
しかし、この場合、前述したようにＣＤ、ＤＶＤ、Blu-Ray Disc ではそれぞれ光透過層の厚さおよび波長が異なるため、発生する球面収差がそれぞれ異なることから、それぞれの波長に応じて球面収差が適正に抑制されるように光学系を設計する必要がある。
【０００７】
一つの光学系で、複数の波長に対して球面収差を十分に抑制する方法としては、非球面対物レンズの表面に輪帯状の回折面を設ける方法が提案されている。これは、まず対物レンズの外形をいずれかの波長λＡの光学系で波面収差が最適になるように設計しておき、それに対して波長λＢを用いたときに発生する球面収差を打ち消すようにレンズ表面に輪帯状の回折面を施すものである。これは、回折を利用しているため位相の補正に波長選択性があり、波長λＢの光に対しては有効であっても、他の波長λＡの光に対しては収差に影響を及ぼさない。この方法により、一つの光学ヘッドで複数の光学系の球面収差を抑制することができる。
【０００８】
一方、Blu-Ray Discにおいては対物レンズのＮ．Ａ．が高いため、ディスクの厚み誤差および対物レンズの製造誤差に対する光学的許容量が極めて小さく、全てのディスクおよび対物レンズを許容値内に収めるためには極めて高い製造技術が必要となる。このため、光学ヘッド装置の製造歩留まりが悪く、コストがかかるため量産が現実的ではない。
また、Blu-Ray Discでは収差が固定されたピックアップではなく、ディスクごと、および対物レンズごとの製造誤差に応じて球面収差を可変的に補正する機構を光学系に備える必要がある。
【０００９】
この球面収差の補正機構としては大別して次の２つの方法によるものが挙げられる。
その１つはそれぞれ正と負のパワーを持つ２群のレンズを対物レンズと光源の間に配置し、レンズ間隔を光軸方向に変化させることで光路全体が持つ球面収差をキャンセルするエキスパンダレンズ方式である（特許文献１参照）。
しかしこの方法は、もともと間隔を隔てた２群のレンズを配置しなければならないこと、さらにそれらのレンズ群を物理的に動かすための機構を新たに配置しなければならないことから、光学ヘッド装置が体積的に大きくなってしまう等の問題点がある。
【００１０】
他の１つの方法は、対物レンズと光源との間に、表面に電極を施した１対の透明ガラス基板の間に液晶のような異方性光学媒質を満たした位相補正素子を配置し、電極に電圧を加えることにより面内を透過する光の位相を連続的に制御することができるようにした構成によるものである（特許文献２参照）。
この方法のような対物レンズと液晶型位相補正素子との組み合わせによる構成とする場合、複数の波長に対して、すなわち例えばＣＤ、ＤＶＤ、Blu-Ray Discの全て記録・再生を行う各波長のレーザー光に対して、一つの光学ヘッドを構成することができ、しかも、この液晶型位相補正素子は、小型・薄型化が可能で、また新たな駆動機構が必要ないために光ピックアップとして大型化や、構成の複雑化を殆どきたすことがないことから、コンパクトに構成することができるという利点を有する。
【００１１】
しかしながら、球面収差補正素子の中心軸と対物レンズの中心軸との間にずれがあるとコマ収差が発生するため、対物レンズと球面収差補正素子とは互いの中心軸が例えば有効径３ｍｍの場合で±２０μｍ以下という高い精度で位置決めして固定される必要がある。
【００１２】
この軸合わせについて、液晶による球面収差補正素子とは異なる、すなわち対象を異にするものであるが、対物レンズと位相補正素子との軸心相互の位置決めを行う方法として、対物レンズおよび位相補正素子の各々に凹凸による位置決めマークを形成してそれらを基準に合わせるという方法が提案されている（特許文献３参照）。
しかしながら、この方法はレンズまたは位相補正素子に物理的に凹凸をつけるため、製造工程において新たな工程が加わるという生産性の低下、凹凸形成の精度の問題、さらに、この凹凸による透過率や収差への影響を考慮することが必要となるなどの問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１３１６０３号
【特許文献２】特開２００１−１４３３０３号
【特許文献３】特開２００１−６２０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、複数の波長を取り扱う光学ヘッド装置、またこの光学ヘッド装置を具備する光ピックアップ装置において、所要の波長の光に対して球面収差等の補正を行う位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズの実質的中心軸すなわちその輪帯の中心軸と、液晶型位相補正素子の中心軸とを正確に一致させることができるようにして、上述したコマ収差の発生を回避し、複数の波長に対する球面収差等の改善を図ることができるようにした、光学ヘッド装置、光ピックアップ装置、光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による光学ヘッド装置は、位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置であって、該液晶型位相補正素子の軸心と上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯の軸心とが一致した状態で、上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯を基準として位置決めがなされる位置決めマークが上記液晶型位相補正素子に形成されて成ることを特徴とする。
【００１５】
本発明は、上述の光学ヘッド装置において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の電極の構成材と同一構成材によって形成されて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述の光学ヘッド装置において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする。
【００１６】
位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置を具備する光ピックアップ装置であって、上記光学ヘッド装置が、上記液晶型位相補正素子の軸心と上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯の軸心とを一致した状態で、上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯を基準として位置決めがなされる位置決めマークが上記液晶型位相補正素子に形成されて成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明は、上述した光ピックアップ装置において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の電極の構成材と同一構成材によって形成されて成ることを特徴とする。
本発明は、上述した光ピックアップ装置において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする。
【００１８】
本発明による光学ヘッド装置の製造方法は、位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置の製造方法であって、上記液晶型位相補正素子の電極パターンの形成工程において、該電極パターンの形成と同時に、上記対物レンズの輪帯状回折面の輪帯を基準として該対物レンズの軸心と上記液晶型位相補正素子の軸心とを一致させる位置決めマークを上記液晶型位相補正素子に形成することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上述の光学ヘッド装置の製造方法において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする。
【００２０】
本発明による光学ヘッド装置の組立て方法は、位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子とが同軸心上に配置された光学系を有し、該光学系により光源からの光を光情報媒体に集光する光学ヘッド装置の組立て方法であって、該液晶型位相補正素子の軸心と同一軸心上に配置された位置決めマークを上記液晶型位相補正素子に設け、該位置決めマークにより、上記対物レンズの輪帯状回折面の所定の輪帯を基準として上記対物レンズの軸心と上記液晶型位相補正素子の軸心を一致させる軸合わせを行って、共通の保持体に対して保持させることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、上述の光学ヘッド装置の組立て方法において、上記保持体に対する上記対物レンズおよび上記液晶型位相補正素子の保持に当たり、上記保持体に、上記対物レンズおよび上記液晶型位相補正素子のいずれか一方を保持し、その後、該対物レンズおよび液晶型位相補正素子に対し、他方の上記液晶型位相補正素子および対物レンズを、上記液晶型位相補正素子に設けた位置決めマークによって、上記軸心の軸合わせを行って、該他方の上記液晶型位相補正素子および対物レンズを上記保持体に保持させることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、上述の光学ヘッド装置の組立て方法において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の電極の構成材と同一構成材によって形成されて成ることを特徴とする。
また、本発明は、上述の光学ヘッド装置の組立て方法において、上記位置決めマークが、上記液晶型位相補正素子の軸心を中心とする同一円周上に配置された複数個のマーク素子より成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
上述したように、本発明による光学ヘッド装置においては、位相補正用の輪帯状回折面を有する対物レンズと液晶型位相補正素子との軸合わせを、対物レンズの回折面を構成する輪帯自体を基準として行うことから、対物レンズにも軸合わせのためのマークを設ける場合の誤差の発生が回避され、これによって正確な軸合わせができることから、コマ収差の発生を回避でき、対物レンズと液晶型位相補正素子とによって確実に、球面収差等の位相補正による補正を行うことができるものである。
【００２４】
また、液晶型位相補正素子側に関する軸合わせのための位置決めマークは、その電極の構成材と同一材によって構成することから、特段のマークを構成する材料の付加、部品の増加等を回避できる。
そして、この液晶型位相補正素子に対する位置決めマークは、液晶型位相補正素子の軸心に対し同心円上に配置した複数個のマーク素子によって構成することにより、この複数のマーク素子を、対物レンズの上述した軸合わせのいわば基準となる輪帯と合わせることから相互の軸心合わせを正確に行うことができるものである。
【００２５】
したがって、この光学ヘッド装置を用いた本発明による光ピックアップ装置は、コマ収差の問題、球面収差の補正が良好になされて、例えば前述した複数種の光情報記録媒体に対する異なる波長の光に関して、液晶型位相補正素子による位相補正の調整によって良好光スポットの補正がなされることから、記録再生特性を有する光ピックアップ装置を構成することができるものである。
【００２６】
また、本発明による光学ヘッド装置の製造方法においては、対物レンズにはなんら特段の軸合わせの位置決めマークを設けることなく、液晶型位相補正素子についてのみ、その電極パターンの形成と同時に軸合わせの位置決めマークの形成を行うことから、電極パターンとの相対的位置、したがって、液晶型位相補正素子の実質的軸心との位置関係を誤差なく正確に所定位置に形成することができる。
また、この位置決めマークの形成のための別工程を必要としないことから、このマークを形成することによる工程数の増加を来たすことがない。
そして、その軸合わせにおいては、対物レンズの輪帯、すなわちリングを基準にして液晶型位相補正素子のマークを一致させればよいことから、その位置合わせは、容易に行うことができるものである。
【００２７】
また、本発明による光学ヘッド装置の組立て方法においては、共通の保持体に、対物レンズと液晶型位相補正素子とを同一軸心上に配置した関係をもって組み立てるに当たり、対物レンズもしくは液晶型位相補正素子の一方を、保持体に保持させ、その後、この保持体に保持された対物レンズもしくは液晶型位相補正素子に対して軸合わせを行って他方の液晶型位相補正素子もしくは対物レンズを保持させるものであるが、このとき、両者の位置合わせを対物レンズの輪帯状回折面の輪帯に対してすなわちリングに対して液晶型位相補正素子のマークを一致させることから、その軸合わせは、容易にかつ正確に行うことができる。
【００２８】
すなわち、本発明による光学ヘッド装置、光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法によれば、正確に対物レンズの中心軸すなわち位相補正用の輪帯状回折面の輪帯の中心軸と、液晶型位相補正素子の中心軸とを一致させることができることから、コマ収差を発生させることなく、複数の波長に対して、高い精度をもって収差の補正例えば球面収差の発生を回避することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明による光学ヘッド装置、これを用いた光ピックアップ装置、光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法の実施の形態例を説明する。この実施の形態例においては、いうまでもなく、本発明は、この実施の形態例に限定されるものではない。
【００３０】
［光学ヘッド装置および光ピックアップ装置の実施の形態例］
図１は、本発明による光学ヘッド装置１を用いて、選択的に交換配置される光情報媒体２例えば３種のＣＤ、ＤＶＤ、Blu-ray Discに対して、レーザー光照射を行うことによって記録または／および再生を行う本発明による光ピックアップ装置１００の一例の概略構成図を示す。
この光ピックアップ装置１００においては、それぞれＣＤ、ＤＶＤ、Blu-ray Disc による光情報媒体２が交換配置され、これに対する記録・再生を行う。すなわち、ＣＤ、ＤＶＤ、Blu-ray Discに対する記録または／および再生を行う例えば７８０ｎｍ、６５０ｎｍ、４０５ｎｍのレーザー光Ｌ１，Ｌ２およびＬ３を発生するレーザー光源と、これらレーザー光の上述した光情報媒体２からの戻り光を検出するフォトダイオード等の光検出素子とを有する第１、第２および第３のレーザー光の出射および検出部２１，２２および２３を有し、これらから、光情報媒体に対する選択されたレーザー光Ｌ１，Ｌ２およびＬ３の各光路に配置される例えばコリメートレンズ３１，３２および３３と、第１および第２の波長選択子３４および３５と、本発明による光学ヘッド装置１を有して成る。
【００３１】
この構成において、例えば光情報媒体２がＣＤである場合、第１のレーザー光の出射および検出部２１からの第１のレーザー光Ｌ１を、レンズ３１によって平行光として、第１および第２の波長選択子３４および３５を通じ、本発明による光学ヘッド装置１を通じてこの光学ヘッド装置１によって球面収差の補正がなされて、光情報媒体２としてのＣＤの情報面に集光照射して、その記録ないしは再生を行う。そして、例えば再生時には、ＣＤの情報面の記録情報によって変調された戻り光は、逆の経路を辿ってレーザー光出射および検出部２１に入射され、その光量等の検出がなされ記録の再生がなされる。
【００３２】
同様にして、光情報媒体２がＤＶＤである場合は、第２のレーザー光の出射および検出部２２から第のレーザー光Ｌ２を、レンズ３２によって平行光として、第１の波長選択子３４によって反射させて第２の波長選択子３５を透過し、本発明による光学ヘッド装置１を通じてこの光学ヘッド装置１によって球面収差の補正がなされて、光情報媒体２としてのＤＶＤの情報面に集光照射して、その記録ないしは再生を行う。そして、例えば再生時には、ＤＶＤの情報面の記録情報によって変調された戻り光は、逆の経路を辿ってレーザー光出射および検出部２２に入射され、その光量等の検出がなされ記録の再生がなされる。
【００３３】
さらに、光情報媒体２が、Blu-ray Disc（以下ＢＤという）である場合は、第３のレーザー光の出射および検出部２３から第３のレーザー光Ｌ２を、レンズ３３によって平行光として、第２の波長選択子３４によって反射させて本発明による光学ヘッド装置１を通じてこの光学ヘッド装置１によって球面収差の補正がなされて、光情報媒体２としてのＢＤの情報面に集光照射して、その記録ないしは再生を行う。そして、例えば再生時には、ＢＤの情報面の記録情報によって変調された戻り光は、逆の経路を辿ってレーザー光出射および検出部２２に入射され、その光量等の検出がなされ記録の再生がなされる。
【００３４】
そして、本発明による光学ヘッド装置１は、図２にその概略上面図を示し、図３に概略断面図を示すように、位相補正用の輪帯回折面４Ｄを有する対物レンズ４と液晶型位相補正素子５とが、互いに同一軸心Ｏ−Ｏ上に、偏心のないように位置決めされて保持体３に保持されて機械的に一体に固定された構造とされる。
【００３５】
対物レンズ４は、図４にその平面図を示し、図５に縦断面図を示すように、図１で示した光情報媒体２に向かうレーザー光の入射面側の形状が、輪帯状回折面４を除き、ＢＤの光学系に対して最適になるように非球面形状によるレンズ曲面４ａに設計されている。
すなわち、対物レンズ４のレンズ曲面４ａには、位相補正のための輪帯状回折面４Ｄが形成されている。
対物レンズ４の非球面形状は、上述したように、ＢＤの光学系に対して最適に設計されている。すなわち、この対物レンズ４の非球面形状は、ＣＤおよびＤＶＤの光学系としては、主に球面収差が発生する形状である。
そして、輪帯状の回折面４Ｄが、上述の非球面形状で発生するＣＤおよびＤＶＤの光学系としての収差を相殺する位相差を発生させるように設計された形状パターンに形成される。
【００３６】
この輪帯状回折面４Ｄは、ＢＤの光学系には影響を及ぼさないように設計されている。
このようにして、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤのいずれの光学系に対しても波面収差が所定の値以下となり安定した再生・記録ができる光学ヘッド装置を構成する。
【００３７】
上述した対物レンズ４の輪帯状回折面４Ｄの断面形状は、階段状で、光軸Ｏ−Ｏを中心とした同心円状である。
この対物レンズ４は、そのレンズ曲面４ａのうち輪帯状回折面４Ｄが形成されている部分は、図２および図４に破線をもって示すように、その輪帯状回折面４Ｄの、回折パターンを構成している各段差の稜による回折により光の反射率が異なるため、光軸Ｏ−Ｏを中心とした同心円状のパターンが視認できる。回折面４Ｄの同心円状のパターンは補正すべき光学系が持つ球面収差によって決まり、通常その輪帯４ＤＲの数は２〜７程度である。
【００３８】
対物レンズ４は、上述したＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対する記録または／および再生に用いられる各波長の光に対して充分高い光透過率を有するガラスまたはプラスチックの成型体によって構成することができる。
すなわち、あらかじめレンズ外形に加工された金型からモールド成型することによって作製することができる。この対物レンズ４における輪帯状回折面４Ｄは、その転写パターンが形成された金型を用いることによって、レンズの成型と同時に成型することができる。
したがって、この対物レンズ４における輪帯状回折面４Ｄは、きわめて高い精度をもってレンズの軸心と同心に形成することができる。
【００３９】
液晶型位相補正素子５は、図６及び図７に、一部を切り欠いた平面図および断面図を示すように、相対向して配置された第１および第２の透明基板６Ａおよび６Ｂ間に、異方性光学素子としての液晶９が封入された構成を有する。
第１および第２の透明基板６Ａおよび６Ｂは、上述したＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤに対する記録または／および再生に用いられる各波長の光に対して充分高い光透過率を有するガラスあるいはアクリル、ポリカーボネート等のプラスチック基板によって構成される。しかしながら、これら透明基板６Ａおよび６Ｂは、信頼性の高いガラス基板によることが望ましい。
【００４０】
第１および第２の透明基板６Ａおよび６Ｂの互いの対向面には、それぞれ液晶９に対して所要の電圧分布を与える第１および第２電極７Ａおよび７Ｂが被着形成される。
第１および第２電極７Ａおよび７Ｂは、透明電極層例えばＩＴＯ（インジウム錫酸化物）による電極層が少なくとも液晶９の介在部に形成される。
第１電極７Ａは、液晶９の収容部に全面的に形成され、例えば端子Ｔが導出されて接地電位ＧＮＤとされる。
【００４１】
他方の、第２電極７Ｂにおいては、全面的に形成された例えばＩＴＯによる比較的高抵抗の電極７ＢＨ上に、これに比して低抵抗の例えばアルミニウム（Ａｌ）金属電極より成る低抵抗のリング状金属電極、図示においては、３本のリング状金属電極７ＢＲ１，７ＢＲ２，７ＢＲ３が、同軸心上に形成されている。そして、例えば中心のリング状電極７ＢＲ１と最外周のリング状電極７ＢＲ３から共通の端子Ｔが導出されて所要の同一電圧Ｖ１を印加し、これらリング状電極７ＢＲ１および７ＢＲ２間のリング状電極７Ｂ２から端子Ｔが導出されて、所要の電圧Ｖ２を印加する、
【００４２】
この構成による液晶位相補正素子に関する動作を、図８を参照して説明する。今、図８Ａに示すように、上述した３本のこのような構成において、図８Ａに示す第２電極７Ｂが、図８Ａに示すように、リング状金属電極７ＢＲ１および７ＢＲ３に対して、上述したように電圧Ｖ１を印加し、中間リング状電極７ＢＲ２に電圧Ｖ１より高い電圧を印加すると、第２電極７Ｂにおけるリング状電極の中心を通る断面での等価回路は、図８Ｂとなり、
このときの電圧は、例えば図８Ｃに示すように、中心を谷として、その外周の中間リング電極７Ｂ２位置をピークとする電圧分布が生じる。
このとき、第１電極７Ａ側が接地電位とされていることによって、液晶９に掛かる電圧分布は、図８Ｄのリング状電圧分布となる。
【００４３】
したがって、この液晶型位相補正素子５に対して、第１の透明基板６Ａから光情報記録媒体に向かって入射されるレーザー光は、図８Ｄに示された電圧分布によって屈折率分布により、入射光の波面が変化される。そして、この入射光の波面の変化は、上述した電圧Ｖ１およびＶ２を変化させることによって、任意の位相補正により、例えば球面収差の補正を行うことができるものである。
【００４４】
そして、本発明においては、図２および図６に示すように、この液晶型位相補正素子５に、対物レンズ４との軸心合わせを行う位置決めマーク８を形成する。
このマーク８は、例えば最内周位置にあるリング状電極７ＢＲ１の内側に、この液晶型位相補正素子５の軸心、すなわちリング状電極７Ｂ（７ＢＲ１，７ＢＲ２，７ＢＲ３）と同一軸心円上に、例えば３個のマーク素子８ｅが配置されて構成される。
このマーク８の形成位置は、対物レンズ４との軸心が一致した状態で、対物レンズ４の輪帯状回折面４Ｄの所定の１つの輪帯４ＤＲと一致する位置に選定される。そして、これらマーク素子８ｅは、例えば液晶型位相補正素子の軸心に対して等角間隔に配置される。
【００４５】
そして、これら位置決めマーク８、すなわちそのマーク素子８ｅは、液晶型位相補正素子５の電極、例えばリング状電極７Ａ２と同一構成材によって構成する。
【００４６】
［光学ヘッド装置の製造方法の実施の形態］
本発明による光学ヘッド装置の製造方法の実施の形態例においては、上述した本発明による光学ヘッド装置１を製造するものであり、上述したように、液晶型位相補正素子５の位置決めマーク８、すなわちそのマーク素子８ｅは、液晶型位相補正素子５の電極、例えばリング状電極７ＢＲ（７ＢＲ１，７ＢＲ２，７ＢＲ３）と同一構成材によって構成することから、本発明製造方法においては、このマーク８のマーク素子８ｅを、液晶型位相補正素子５の電極パターンの形成工程と同時に、すなわちリング状電極７ＢＲの形成と同一工程で、同時に形成する。
このマーク素子８ｅの形成位置は、前述したように、液晶型位相補正素子５の軸心が、対物レンズ３の軸心と一致した状態で、対物レンズ３の輪帯状回折面４Ｄの所定の１つの輪帯４ＤＲにマーク素子８ｅが重なるように、その位置の選定がなされる。
すなわち、この位置決めマーク素子８ｅの全てを通る円の直径が、所定の１つの輪帯４ＤＲの直径と一致するように選定される。
【００４７】
そして、本発明製造方法における上述した電極７Ａ２およびこのマーク８のマーク素子８ｅの形成は、第１の透明基板６Ａ上に、例えばＩＴＯによる高抵抗透明電極７Ａ１を形成して後、この上に、金属電極層例えばＡｌ電極層、例えば蒸着、スパッタ等によって被着形成し、これに対してフォトリソグラフィを用いたパターンエッチングによって、パターン化し、リング状電極７ＢＲと、マーク素子８ｅとを同時に形成する。
したがって、この方法によれば、実質的に液晶型位相補正素子５の軸心位置が決定されるリング状電極７Ａ２と所定の位置関係をもって、すなわちフォトリソグラフィにおける露光パターンの精度による精度をもって、同軸心的にマーク素子８ｅが形成される。
【００４８】
この精度は、フォトリソグラフィにおけるマスクの加工精度で合わせ込むことが可能であり、通常この位置決め精度は、１μｍ以内である。
また、位置決めマークの最小の大きさすなわち分解能はマスクと露光波長によって決まり、通常１μｍ以下である。これは位置決めに必要な精度の幅よりも小さい。したがって、位置決めマークの大きさは、位置決めする際に認識できる程度に大きく、収差や透過率など光学系に悪影響を及ぼさない程度に小さい、例えば数μｍ〜数十μｍ程度に設定される。位置決めマーク４の形状は、位置決め精度の要求を満たし、認識できればなんでもよい。図３では例として円形を用いる。位置決めマーク４の材質は、例えばアルミニウムなど位置決めの際認識できるものを用いる。この際、前述した給電用の低抵抗膜１２と同じ材質にすれば、新たに工程を増やすことなく位置決めマーク４が任意の位置に形成できる。
【００４９】
［光学ヘッド装置の組立て方法の実施の形態］
上述した光学ヘッド装置の組立て方法は、位置決めマーク８により、対物レンズ４の輪帯状回折面４Ｄの所定の輪帯４ＤＲを基準として対物レンズ４と液晶型位相補正素子５の軸心を一致させる軸合わせを行って、図２および図３に示すように、共通の保持体３に対して保持させる。
【００５０】
保持体３は、例えば液晶ポリマーなどの軽量で剛性の高い樹脂によって構成される。
この保持体３は、例えば中心部に、円形の開口部１０が形成されて成る。この開口部１０の直径は、光ピックアップで扱う光学系のうち一番大きなＮ．Ａ．この例においては、ＢＤのＮ．Ａ．と同等またはそれ以上に選定される。
そして、対物レンズ４と液晶型位相補正素子５とが、保持体３に、例えばＵＶ接着剤、すなわちＵＶ（紫外線）硬化型の樹脂によって、それぞれ所定位置に固定されて組み立てられる。
【００５１】
この組立ては、まず、対物レンズ４を、その中心軸と保持体３の開口部１０の中心軸とがほぼ一致するように保持体３の開口部１０に合致させて固定する。
ここで、保持体３の開口部１０の中心軸と対物レンズ４の光軸との位置決め精度は、比較的緩く、保持体３と対物レンズ４の機械加工精度で決まる位置決め精度で十分である。
【００５２】
次に、液晶型位相補正素子５を対物レンズ４に近接して保持体３に固定する。
この固定にあたり、対物レンズ４と保持体３とを観察して、液晶型位相補正素子５の位置決めマーク８のマーク素子８ｅの全てが対物レンズ３の所定の１つの輪帯４ＤＲの円上に配置されるように液晶型位相補正素子５の軸心位置の選定を行い、この位置において、液晶型位相補正素子５を保持体３に固定する。
【００５３】
この組立て手順によって、対物レンズ１３の光軸と液晶型位相補正素子５の光軸が同一軸心Ｏ−Ｏ上に配置されて、光学ヘッド装置１の組み立てがなされる。
この場合、その軸合わせは、高い精度で位置決めでき、例えば有効径３ｍｍの場合で±２０μｍ以内に偏心を抑制できる。
したがって、光学性能を劣化させることなくＢＤの球面収差を補正できる。
なお、位置決め精度は、対物レンズ３の光軸に対する輪帯状回折パターン、すなわち輪帯４ＤＲパターンの精度、輪帯４ＤＲの幅、液晶型位相補正素子の位置決めマーク８の大きさによって決まるが、数μｍ〜１０μｍ程度であり、これは必要とされる位置決め精度より小さい。
【００５４】
なお、上述した例では、保持体３に、まず、対物レンズ３を固定し、これに対して液晶型位相補正素子５の固定を行った場合であるが、液晶型位相補正素子５を保持体３に固定し、その後、対物レンズ３を固定する手順によることもできる。
【００５５】
なお、本発明による光学ヘッド装置、光ピックアップ装置、光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法において、上述した例に限定されるものではなく、例えば保持体３の形状、位置決めマークの形状、個数等種々の変更を行うことができる。
また、その液晶型位相補正素子における電極配置、形状、印加電圧の制御によって任意の位相補正を行うことができる。
【００５６】
上述したように、本発明によれば、対物レンズ３と液晶型位相補正素子５との軸合わせを、対物レンズ３の輪帯状回折面４Ｄを構成する輪帯４ＤＲ自体を基準として行うことから、対物レンズに軸合わせのマークを設ける場合の誤差の発生が回避され、更に、このマークを形成するための製造工程数の増加や、部品点数の増加を回避できる。
【００５７】
また、軸合わせの位置決めマーク８は、電極７Ａの構成材と同一材によって構成することから、特段のマークを構成する材料の付加、部品の増加等を回避できる。
そして、この液晶型位相補正素子５に対する位置決めマーク８は、液晶型位相補正素子５の軸心に対し同心円上に配置した複数個のマーク素子によって構成し、この複数のマーク素子８ｅを、対物レンズ３の上述した軸合わせのいわば基準となる輪帯４ＤＲとあわせることによって相互の軸心合わせを行うことから、その軸合わせは、高精度をもって、確実に正確に行うことができる。
【００５８】
また、本発明による光学ヘッド装置の製造方法においては、対物レンズ４にはなんら特段の軸合わせの位置決めマークを設けることなく、液晶型位相補正素子５についてのみ、その電極パターンの形成と同時に形成することから光学ヘッド装置の製造工程数を増加させることがない。
【００５９】
また、本発明による光学ヘッド装置の組立て方法においては、共通の保持体３に、対物レンズと液晶型位相補正素子とを同一軸心上に配置された関係をもって組み立てるに当たり、対物レンズ３もしくは液晶型位相補正素子５の一方を、保持体３に保持させ、その後、この保持体３に保持された対物レンズ４もしくは液晶型位相補正素子５に対して軸合わせを行って他方の液晶型位相補正素子５もしくは対物レンズ４を保持させるものであるが、このとき、両者の位置合わせを対物レンズ４の輪帯状回折面４Ｄの輪帯に対してすなわちリングに対して液晶型位相補正素子５のマーク８を一致させることから、その軸合わせは、容易にかつ正確に行うことができる。
【００６０】
すなわち、本発明による光学ヘッド装置、これを用いた光ピックアップ装置、更に光学ヘッド装置の製造方法、および光学ヘッド装置の組立て方法によれば、正確に対物レンズの中心軸、すなわち位相補正用の輪帯状回折面の輪帯の中心軸と、液晶型位相補正素子の中心軸とを一致させることができることから、複数の波長に対して、例えばＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤのそれぞれに対して高い精度をもって各収差、殊にコマ収差の発生を回避した光学ヘッド装置を構成することができ、更に、その製造の簡易化から、生産性の向上を図ることができるなどおおきな利益をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明による光学ヘッド装置を適用した光ピックアップ装置の一例の構成図である。
【図２】本発明による光学ヘッド装置の一例の概略平面図である。
【図３】本発明による光学ヘッド装置の一例の概略断面図である。
【図４】本発明による光学ヘッド装置の対物レンズの一例の概略平面図である。
【図５】本発明による光学ヘッド装置の対物レンズの一例の概略断面図である。
【図６】本発明による光学ヘッド装置の液晶型位相補正素子の一例の一部を切欠いた概略平面図である。
【図７】本発明による光学ヘッド装置の液晶型位相補正素子の一例の概略断面図である。
【図８】Ａ図は、本発明で用いる液晶型位相補正素子の一例の第２電極の配置パターン図、Ｂ図は、その直径方向に関する等価回路図、Ｃ図は、その電圧分布図、図Ｄは、液晶の電圧分布である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・光学ヘッド装置、２・・・光情報媒体、３・・・保持体、４・・・対物レンズ、４Ｄ・・・輪帯状回折面、４ａ・・・レンズ曲面、４ＤＲ・・・輪帯、５・・・液晶型位相補正素子、６Ａ・・・第１の透明基板、６Ｂ・・・第２の透明基板、７Ａ・・・第１電極、７Ｂ・・・第２電極、７ＢＲ（７ＢＲ１、７ＢＲ２，７ＢＲ３）・・・リング状電極、８・・・位置決めマーク、８ｅ・・・マーク素子、９・・・液晶、１０・・・開口部、２１・・・第１のレーザー光の出射および検出部、２２・・・第２のレーザー光の出射および検出部、２３・・・レーザー光の出射および検出部、３１〜３３・・・コリメートレンズ、３４，３５・・・波長選択子、Ｌ１〜Ｌ３・・・レーザー光
【図１】
2005353169.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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